СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ГАЗОВЫМ ЗАЩИТНЫМ СЛОЕМ И СПОСОБ Российский патент 2008 года по МПК G05D16/20 

Область техники

Настоящее изобретение в основном относится к системе мониторинга резервуара для хранения и, более конкретно, - к системе мониторинга газового защитного слоя и способу управления газовым защитным слоем.

Предшествующий уровень техники

Резервуары для хранения и, в особенности, большие промышленные резервуары для хранения, часто используются для хранения текучих сред. Эти текучие среды обычно создают неблагоприятные для окружающей среды выделения, такие как летучие органические соединения, углеводороды или другие нестойкие химические вещества. Из-за неблагоприятных выделений эти текучие среды часто требуется изолировать от атмосферы. Изоляция от атмосферы обычно достигается путем помещения инертного газа, такого как азот, в верхнюю часть закрытого резервуара, посредством этого создается газовый барьер между сохраняемой текучей средой и атмосферой. Такой газовый защитный слой или система газового защитного слоя могут быть использованы благодаря ряду причин, которые позволяют исключить или свести к минимуму количество выделений, создаваемых сохраняемой средой, и обеспечить защиту или изоляцию сохраняемой в резервуаре среды от атмосферы, а также исключить загрязнение сохраняемой среды.

В основном, известные резервуары для хранения не предназначены для того, чтобы противостоять избыточному давлению. Поэтому газ защитного слоя вверху резервуара обычно удерживается под низким давлением. Чтобы газ защитного слоя находился под низким или требуемым давлением, когда текучая среда добавляется в резервуар или удаляется из него, газ защитного слоя должен также добавляться или удаляться, чтобы компенсировать удаление или добавку объема, занимаемого текучей средой. Для получения подходящего давления в резервуаре регулятор газового защитного слоя может быть использован совместно с устройством для отбора пара или другим устройством, которое может производить сброс давления газа внутри резервуара.

Для получения различных величин и данных, относящихся к состоянию сохраняемой среды и газа защитного слоя внутри резервуара для хранения, использовались другие устройства. Например, когда резервуар испытывается под избыточным давлением, может быть использован клапан для аварийного выпуска. Или если резервуар испытывается при чрезмерном вакуумировании, которое может вызвать взрыв в резервуаре, может быть использовано вакуумное или предохранительное выпускное отверстие. Резервуары также снабжались устройствами для мониторинга уровня для получения данных, относящихся к количеству сохраняемой среды. Другие устройства для мониторинга резервуара могут включать систему заполнения резервуара, систему извлечения или выпуска из резервуара и систему нагрева резервуара.

Различные технологии и устройства использовались независимо друг от друга, предоставляя конкретные данные или выполняя единственную задачу, для которой устройство было конкретно предназначено. Указанные устройства, однако, являются низкоэффективными, они не могут независимо управлять системой резервуара для хранения. Преимущества регулирования можно получить при сборе комбинированных/целостных данных, включая более низкие цены газового защитного слоя, посредством создания эффективного защитного слоя продукта, предотвращения загрязнения продукта, сведения к минимуму испарения продукта, уменьшения потерь газа защитного слоя, исключения повреждения или порчи продукта и обеспечения согласования с регулированием чистого воздуха.

Краткое изложение сущности изобретения

Задачей настоящего изобретения является создание системы управления газовым защитным слоем, которая объединяет контроль за газовым защитным слоем с мониторингом других параметров резервуара.

В соответствии с одним аспектом изобретения поставленная задача решена путем создания системы мониторинга резервуара для хранения.

Согласно изобретению система содержит блок контроллера, датчик потока газа защитного слоя и один из датчиков - датчик резервуара для хранения и датчик газа защитного слоя. Датчик сохраняемой среды предназначен для определения параметра сохраняемой среды, из которого формируется соответствующий сигнал сохраняемой среды. Датчик газа защитного слоя предназначен для определения параметра газа защитного слоя, из которого формируется соответствующий сигнал газа защитного слоя. Датчик потока газа защитного слоя предназначен для определения параметра потока газа защитного слоя, из которого формируется соответствующий сигнал потока газа защитного слоя. Блок контроллера предназначен для приема сигнала потока газа защитного слоя и одного из: сигнала сохраняемой среды и сигнала газа защитного слоя и, соответственно, формирования сигнала индикатора утечки газа защитного слоя.

В соответствии с другим аспектом изобретения поставленная задача решена путем создания способа мониторинга резервуара для хранения. Согласно изобретению способ включает определение потока газа защитного слоя в резервуар для хранения и формирование соответствующего сигнала потока газа защитного слоя. Способ включает также определение по меньшей мере одного из параметров - параметра среды в резервуаре для хранения и параметра газа защитного слоя в резервуаре для хранения и формирование одного из соответствующих сигналов - сигнала сохраняемой среды и сигнала газа защитного слоя. Способ включает также прием сигнала потока газа защитного слоя и по меньшей мере одного из сигналов - сигнала сохраняемой среды и сигнала газа защитного слоя как входящих сигналов и соответственно формирование сигнала индикатора утечки газа защитного слоя.

Краткое описание чертежей

В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов воплощения со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:

фиг.1 изображает схему системы управления газовым защитным слоем, согласно изобретению;

фиг.2 - блок-схему электронных элементов блока контроллера в системе управления газовым защитным слоем, согласно изобретению;

фиг.3 - блок-схему сети системы управления газовым защитным слоем, согласно изобретению;

фиг.4 - принципиальную схему сети системы управления газовым защитным слоем;

фиг.5 - схему расположения комплекта клапанов, согласно изобретению;

фиг.6 - технологическую схему примера работы системы управления газовым защитным слоем, согласно изобретению.

Подробное описание предпочтительных вариантов воплощения изобретения

Система 20 (фиг.1) управления газовым защитным слоем может быть использована в резервуаре для хранения, в котором хранится текучая среда, создающая неблагоприятные для окружающей среды выделения, например летучие органические соединения, углеводороды или другие нестойкие химические вещества. В связи с этим может потребоваться изолировать эту текучую среду от атмосферы. В одном примере конструктивного исполнения такая изоляция от атмосферы может быть достигнута путем помещения инертного газа или газа защитного слоя, такого как азот, в верхнюю часть закрытого резервуара, посредством чего создается газовый барьер между сохраняемой текучей средой и атмосферой.

Система 20 управления газовым защитным слоем в описываемом примере конструктивного исполнения содержит газ 22 защитного слоя, сохраняемую среду 24, резервуар 30 для хранения, по меньшей мере один вход 28 в резервуар, по меньшей мере один выход 31 из резервуара, по меньшей мере один датчик 32 сохраняемой среды, по меньшей мере один датчик 34 газа защитного слоя, блок 36 контроллера и по меньшей мере одно устройство 37 выхода контроллера.

В описываемом примере конструктивного исполнения резервуар 30 для хранения может быть резервуаром для хранения, имеющим различные формы и размеры, которые могут быть приспособлены для хранения и содержания разнообразных текучих сред, определяемых здесь как текучие среды или газообразные материалы. Датчик 32 сохраняемой среды может быть датчиком, предназначенным для измерения одного или нескольких параметров сохраняемой среды внутри резервуара 30 для хранения. Как показано на фиг.2, датчик 32 сохраняемой среды может быть датчиком 38 уровня сохраняемой среды, датчиком 39 впуска сохраняемой среды, датчиком 40 выпуска сохраняемой среды, датчиком 41 температуры сохраняемой среды, или любого другого требуемого параметра сохраняемой среды в резервуаре 30.

Очевидно, что тип датчика 32 сохраняемой среды и способ, которым датчик 32 сохраняемой среды измеряет различные параметры, может значительно изменяться. Датчик 32 сохраняемой среды, например, может быть поплавковым клапаном. Поплавковый клапан может включать поплавок (не показан), который плавает сверху сохраняемой среды, указывая уровень в резервуаре и, в конечном счете, количество сохраняемой среды, присутствующей в резервуаре 30 для хранения. В альтернативном исполнении датчик 32 сохраняемой среды может быть датчиком давления, размещенным вблизи дна резервуара 30 для хранения, также для достижения количества сохраняемой среды, присутствующей в резервуаре 30 для хранения.

Аналогично, датчик 34 газа защитного слоя может быть датчиком для измерения одного из нескольких параметров газа защитного слоя внутри резервуара 30 для хранения. Как показано на фиг.2, датчик 34 газа защитного слоя может быть датчиком 42 давления газа защитного слоя, датчиком 44 впуска газа защитного слоя, датчиком 46 выпуска газа защитного слоя, датчиком 47 температуры газа защитного слоя или любого другого параметра, требуемого для газа защитного слоя. Очевидно, что тип датчика 34 газа защитного слоя и способ, которым датчик 34 газа защитного слоя измеряет различные параметры, могут значительно изменяться. Датчик 34 газа защитного слоя может быть датчиком давления, размещенным вблизи верха резервуара 30 для хранения, посредством этого получают давление газа 22 защитного слоя в резервуаре 30 для хранения. В другом примере конструктивного исполнения датчик 34 газа защитного слоя может быть одним или большим количеством датчиков потока, в которых один датчик потока может измерять количество газа 22 защитного слоя, входящего в резервуар 30 для хранения или выходящего из него, или в которых пара датчиков потока может измерять количество газа 22 защитного слоя, входящего в резервуар 30 для хранения или выходящего из него.

Определение параметров потока посредством датчиков 39, 40 впуска и выпуска сохраняемой среды и датчиков 44, 46 впуска и выпуска газа защитного слоя может быть выполнено разнообразными способами. Как показано на фиг.2, поток может быть определен посредством измерения давления на впуске газа защитного слоя посредством датчика 44 давления, например, отвода 48 к манометру на впуске, или давления на выпуске газа защитного слоя посредством датчика давления, такого как отвод 50 к манометру на выпуске, и измерения посредством диафрагмы регулятора 64 газа защитного слоя. Размер диафрагмы может быть получен путем измерения расстояния перемещения плунжера клапана посредством датчика 52 перемещения и обеспечения информации для математического определения расхода газа защитного слоя.

Количество и тип датчиков 32 сохраняемой среды и датчиков 34 газа защитного слоя или датчиков в целом не ограничены двумя датчиками или типом датчиков, идентифицированным выше. В другом примере конструктивного исполнения система 20 управления газом защитного слоя может иметь один или большее количество дополнительных датчиков, которые могут измерять различные параметры текучей среды 24 и/или газа 22 защитного слоя. Например, дополнительные датчики могут включать датчики температуры и/или записи самописца тепла. Резервуар 30 для хранения может, как указано выше, иметь один или большее количество датчиков 41 температуры сохраняемой среды, чтобы воспринимать температуру сохраняемой среды 24. Резервуар 30 для хранения может включать один или большее количество датчиков 47 температуры газового защитного слоя, предназначенных для определения температуры газа защитного слоя.

Блок 36 контроллера предназначен для приема сигналов, вырабатываемых различными датчиками, и передачи сигналов в различных формах. Блок 36 контроллера может включать приемопередатчик, который может принимать и/или передавать сигналы посредством беспроводной технологии или по проводам. Более конкретно, сигналы, определяемые датчиками, могут передаваться на блок 36 контроллера посредством твердотянутого провода, такого как RS485, или согласно телефонной технологии, или посредством беспроводной технологии, например радиосигнала высокой частоты, или Сотовых Цифровых Пакетных Данных (СЦПД). Аналогично, способ передачи сигнала от блока 36 контроллера может быть осуществлен посредством любого из вышеупомянутых или других способов, известных специалистам в этой области техники.

Как показано на фиг.2 и 3, ряд элементов может быть включен в блок 36 контроллера. Блок 36 контроллера в примере на фиг.2 может включать программное запоминающее устройство 54, микроконтроллер или микропроцессор (МП) 56, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 58 и контур 60 входа/выхода (В/В), из которых все могут быть взаимосвязаны шиной адреса/данных 62. Следует отметить, что хотя показан только один микропроцессор 56, блок 36 контроллера может включать дополнительные микропроцессоры. Аналогично, запоминающее устройство блока 36 контроллера может включать многочисленные ОЗУ 58 и многочисленные программные запоминающие устройства 54. Хотя контур 60 В/В показан как один блок, следует понимать, что контур 60 В/В может включать ряд различных типов контуров В/В. ОЗУ 58 и программные запоминающие устройства 54 могут быть реализованы, например, как полупроводниковые запоминающие устройства, магнитные удобочитаемые запоминающие устройства и/или оптические удобочитаемые запоминающие устройства, или другие запоминающие устройства, известные специалистам в этой области техники.

На фиг.2 показано, что датчики, включая датчик 32 сохраняемой среды и датчик 34 газа защитного слоя, могут быть оперативно подсоединены к контуру 60 В/В. Каждый из вышеуказанных элементов может быть так соединен посредством направленного в одном или двух направлениях однолинейного или многолинейного канала связи, который может зависеть от конструкции использованного элемента.

Элементы могут быть подсоединены к контуру 60 В/В посредством индивидуальной линии или проводника. Могут быть использованы различные схемы соединений. Например, один или большее количество элементов (фиг.2) могут быть подсоединены к контуру 60 В/В посредством общей шины, или другого канала связи, которые являются общими для ряда элементов. Кроме того, специалистам известно, что некоторые элементы могут быть непосредственно соединены с микропроцессором 56 без прохода через контур 60 В/В.

Выход блока 36 (фиг.1, 2 и 4) контроллера может быть подсоединен к одному или большему количеству устройств 28 входа в резервуар для хранения, одному или большему количеству устройств 31 выхода из резервуара для хранения и одному или большему количеству устройств 37 выхода контроллера, предназначенных для приема сигнала устройства, сформированного блоком 36 контроллера, и/или ответа на него. Средство, при помощи которого передается сигнал устройства, может значительно изменяться и может быть подобным или эквивалентным средству, при помощи которого был принят входной сигнал.

Более конкретно, устройства 28 входа в резервуар для хранения могут включать (фиг.2) клапан впуска сохраняемой среды или регулятор 62 для контроля потока сохраняемой среды 22 в резервуар 30, клапан газа защитного слоя или регулятор (клапан PAD) 64 для контроля потока газа 22 защитного слоя в резервуар 30, а также вакуумный предохранительный клапан 66 для соединения атмосферного давления с резервуаром 30, чтобы предотвратить взрыв или соединение резервуара 30.

Аналогично, устройства 31 выхода из резервуара для хранения могут включать клапан выпуска газа защитного слоя или регулятор (клапан DEPAD) 68 для контроля потока газа 22 защитного слоя из резервуара 30, клапан выпуска сохраняемой среды или регулятор 70 для контроля потока сохраняемой среды 24 из резервуара 30, а также предохранительный клапан 72 давления для отвода избыточного давления в атмосферу, чтобы предотвратить повреждение или взрыв в резервуаре 30.

Давление газа, при котором работает система 20 управления газовым защитным слоем, может быть любым давлением. В одном примере конструктивного исполнения давление в трубопроводе газа защитного слоя, входящего в систему 20 управления газовым защитным слоем, может находиться в диапазоне 20-200 фунтов/кв.дюйм, и, более конкретно, может быть около 100 фунтов/кв.дюйм. Аналогично, давление газа защитного слоя внутри резервуара 30 для хранения может быть любым. В одном примере конструктивного исполнения давление газа защитного слоя внутри резервуара 30 для хранения может находиться в диапазоне 1/4 дюйма Н₂О (60^оF)-20 фунтов/кв.дюйм, и более конкретно, может быть около 1-2 фунта/кв.дюйм. В этом изобретении и прилагаемых пунктах формулы изобретения термин "PAD" относится к защитному слою поверхностей в резервуаре 30 для хранения с газом защитного слоя, чтобы поддерживать давление; термин "DEPAD" относится к отводу от поверхностей в резервуаре 30 для хранения, содержащем газ защитного слоя, чтобы ограничить давление газового защитного слоя.

Устройства 37 выхода контроллера могут включать сигнальное устройство, которое имеет такую конфигурацию, чтобы приводить в действие во время приема или отказа в приеме сигнал индикатора от блока 36 контроллера. Устройства 37 выхода контроллера могут включать сигнальное устройство 74 сохраняемой среды, сигнальное устройство 75 газа защитного слоя, сигнальное устройство 76 датчика сохраняемой среды или сигнальное устройство 77 датчика газа защитного слоя. Такие сигнальные устройства могут быть звуковыми, визуальными или осязаемыми по природе, или могут быть автоматическими, чтобы останавливать работу или производить другие корректирующие действия, если потребуется.

Блок 36 контроллера и система 20 управления газовым защитным слоем в целом могут также соединяться с внешними устройствами. Например, система 20 управления газовым защитным слоем и блок 36 контроллера могут быть приспособлены для соединения с третьим участником, таким как компания или организация, ответственные за охраняемую среду 24, поставщик газа 22 защитного слоя и/или любые полномочные организации, такие как пожарное депо, полиция. При возможности передачи третьему участнику блок 36 контроллера может передавать информацию, полученную от вышеупомянутых датчиков и/или контрольных устройств, непосредственно или косвенно, к ответственному или необходимому персоналу. Персонал, ответственный за сохраняемую среду 24, может быть извещен немедленно, если приводится в действие сигнальное устройство. Аналогично, поставщик газа защитного слоя может быть извещен в то время, когда подача газа защитного слоя достигнет уровня, при котором подача газа должна быть прекращена. Также может быть желательно коммуникативное соединение одного или большего количества датчиков, контрольных устройств и/или сигнальных устройств с одной или большим числом организаций, таких как пожарное депо, посредством чего обеспечивается возможность быстрого ответа этого депо в случае аварии, которая может возникнуть в резервуаре 30 для хранения.

Система 20 управления газом защитного слоя (фиг.3) содержит первую сеть 110. Первая сеть 110 может включать по меньшей мере один блок 36 контроллера, оперативно соединенный с компьютером 112 сети через канал связи сети или шину 114. Система 20 управления газом защитного слоя может также содержать вторую сеть 116. Вторая сеть 116 содержит по меньшей мере один блок 118 контроллера, оперативно соединенный с компьютером 120 сети через канал связи сети или шину 122. Первая и вторая сети 110, 116 могут быть оперативно соединены друг с другом посредством сети 124, которая может содержать, например, Интернет, сеть на обширной территории (СОТ) или сеть на локальной территории (СЛТ), посредством первого и второго каналов связи 126 и 128 первой и второй сети.

Как показано на фиг.4, блоки 36 контроллера первой сети 110 могут быть предусмотрены в первом нефтехранилище в местоположении А, и вторая сеть 116 блоков 118 контроллера может быть предусмотрена во втором нефтехранилище, отдаленном от первого нефтехранилища, например в местоположении В. Например, два нефтехранилища могут быть размещены на различных территориях одного города или они могут быть размещены в различных штатах, странах или других географических местоположениях. Сеть 124 может включать множество компьютеров или компьютеров со спецпроцессорами (не показаны), каждые из которых могут быть оперативно взаимосвязаны.

Компьютер 112 сети может быть компьютером со спецпроцессором. Компьютер 112 сети может быть использован для того, чтобы собирать и анализировать данные, относящиеся к работе блоков 36 контроллера. Например, компьютер 112 сети может непрерывно принимать данные от каждого из блоков 36 контроллера, показывающие состояние датчика и/или контрольного устройства из каждого резервуара 30 для хранения. Аналогично, компьютер 120 сети может быть компьютером со спецпроцессором и может быть использован для того, чтобы выполнять те же или различные функции, как компьютер 112 сети по отношению к блоку 118 контроллера, описанному выше.

Передача данных, которая происходит между сетью 110 или сетями 110, 116, блоком 36 контроллера, датчиками 32 сохраняемой среды или датчиками 34 газа защитного слоя, не должна быть ограничена сигналами датчика, принятыми от датчиков 32 сохраняемой среды, или сигналами устройств, переданными на устройства 62, 70 входа/выхода сохраняемой среды (сигналы сохраняемой среды), или сигналами датчиков, принятыми от датчиков 34 газа защитного слоя, или сигналами устройств, переданными на устройства 64, 68 входа/выхода газа защитного слоя (сигналы газа защитного слоя). Например, передача данных может включать информацию, которая является конкретной для резервуара 30 для хранения, газа 22 защитного слоя и/или сохраняемой среды 24, которая может быть передана отдельно от сигналов сохраняемой среды или сигналов газа защитного слоя, или может быть передана вместе с сигналами сохраняемой среды или сигналами газа защитного слоя посредством кодирования или однозначного маркирования соответствующих сигналов, с информацией для резервуара для хранения, газа защитного слоя и/или сохраняемой среды.

Например, датчик 38 уровня сохраняемой среды может передавать сигнал датчика на блок 36 контроллера и/или сеть 110, показывая количество сохраняемой среды 24. Дополнительно, этот сигнал датчика может включать маркер или может быть кодирован с информацией, относящейся к резервуару 30 для хранения, из которого воспринимается сигнал датчика 38 уровня сохраняемой среды. В частности, эта информация может включать однозначный конкретный маркер резервуара для хранения для идентификации резервуара 30 для хранения или однозначный конкретный маркер сохраняемой среды для идентификации сохраняемой среды 24.

Сигнал газа защитного слоя может быть передан на блок 36 контроллера и/или сеть 110, показывая, что происходит утечка газа 22 защитного слоя. Дополнительно, этот сигнал в одном примере конструктивного исполнения включает маркер или кодируется с информацией, относящейся к резервуару 30 для хранения, из которого возникает сигнал газа защитного слоя. Эта информация может включать однозначный конкретный маркер резервуара для хранения для идентификации резервуара 30 для хранения, или однозначный конкретный маркер газа защитного слоя для идентификации газа 22 защитного слоя.

Клапан 64 "PAD" (фиг.2) представляет собой устройство, которое может поддерживать постоянное давление газа 22 защитного слоя внутри резервуара 30 для хранения путем добавки газа 22 защитного слоя, если требуется. Более конкретно, клапан 64 PAD поддерживает защитную газообразную окружающую среду поверх любой текучей среды, сохраняемой в резервуаре или сосуде, путем использования защитного слоя из газа 22. Газовый защитный слой 22 низкого давления из клапана 64 PAD заполняет пустое пространство поверх текучей среды, сохраняемой в резервуаре 30 для хранения. Газовый защитный слой 22 помогает предотвратить поступление наружного воздуха, влаги и других загрязнений в резервуар 30 для хранения. Кроме того, газовый защитный слой в системе обеспечивает напор давления поверх текучей среды внутри резервуара 30 для хранения, чтобы уменьшить потери пара, который помогает защитить резервуар 30 для хранения от коррозии. Когда давление газа защитного слоя внутри резервуара 30 для хранения понижается, клапан 64 PAD открывается, что допускает подачу газа 22 защитного слоя в резервуар 30 для хранения. Аналогично, клапан 64 PAD поддерживает постоянное давление в резервуаре, в то время как текучая среда удаляется из резервуара 30 для хранения, посредством этого предотвращается разрушение резервуара 30 для хранения.

С другой стороны, клапан 68 DEPAD может поддерживать постоянное давление газа 22 защитного слоя внутри резервуара 30 для хранения путем удаления пара или газа 22 защитного слоя из резервуара 30 для хранения. Удаленный один раз из резервуара 30 для хранения газ 22 защитного слоя может быть выпущен в атмосферу. Газ 22 защитного слоя может также быть рециркулирован и может быть обработан или отфильтрован для повторного использования, как газ 22 защитного слоя.

По меньшей мере в одном примере конструктивного исполнения клапан 64 PAD и клапан 68 DEPAD могут также быть объединены, чтобы создать клапан PAD/DEPAD. Клапан PAD/DEPAD, как предполагает его название, выполняет объединенную функцию двух отдельных клапанов.

Клапан 64 PAD, клапан 68 DEPAD и клапан PAD/DEPAD могут также быть соединены или объединены с устройствами 32, 34, воспринимающими параметры (фиг.5), чтобы создать комплект клапанов 126. С помощью блока 36 контроллера комплект клапанов 126 имеет возможность воспринимать и регулировать различные параметры сохраняемой среды 24 и газа 22 защитного слоя. Комплект клапанов 126 может представлять собой клапан 64 PAD и клапан 68 DEPAD, соединенные и объединенные с датчиком 38 уровня сохраняемой среды, например поплавковым устройством. Комплект клапанов 126 может иметь возможность воспринимать поток газа защитного слоя. Более того, как упомянуто выше, комплект клапанов 126 и датчик 38 уровня сохраняемой среды могут иметь возможность воспринимать и регулировать поток газа 22 защитного слоя в соответствии с уровнем сохраняемой среды 24.

Как предохранительный клапан или выпускное отверстие 72, так и вакуумный предохранительный клапан или выпускное отверстие 66 используются в ситуациях, в которых требуются коррекции давления внутри резервуара 30 для хранения. В большинстве примеров предохранительное выпускное отверстие 72 и вакуумный предохранительный клапан 66 используются для того, чтобы предотвратить взрыв или направленный внутрь взрыв резервуара 30 для хранения, соответственно. Например, если резервуар 30 для хранения заполняется сохраняемой средой 24, а газ 22 защитного слоя по той или другой причине не удаляется, чтобы компенсировать добавку объема сохраняемой среды, давление внутри резервуара 30 для хранения будет увеличиваться, угрожая целостности резервуара 30 для хранения. Если давление не будет уменьшено, оно может увеличиться до критической точки и вызвать взрыв или утечку в резервуаре 30 для хранения. Чтобы предотвратить увеличение давления до критической точки, предохранительное выпускное отверстие 72 даст возможность выхода газа 22 защитного слоя, когда увеличивается давление газа защитного слоя.

Если сохраняемая среда 24 удаляется из резервуара 30 для хранения, и газ 22 защитного слоя, по той или другой причине, не добавляется для того, чтобы компенсировать удаление объема сохраняемой среды, вакуум внутри резервуара 30 для хранения будет увеличиваться, угрожая целостности резервуара 30 для хранения. Если его не скорректировать, вакуум может увеличиться до критической точки и вызвать направленный внутрь взрыв резервуара 30 для хранения, или вызвать утечку. Чтобы предотвратить увеличение вакуума до критической точки, вакуумный предохранительный клапан 66 произведет впуск необходимого газа 22 защитного слоя или воздуха для уменьшения вакуума.

При работе система 20 управления газовым защитным слоем может иметь такую конфигурацию, чтобы выполнять ряд задач, включая возможность для системы 20 управления газовым защитным слоем получать значения для различных параметров сохраняемой среды 24, газа 22 защитного слоя, резервуара 30 для хранения и возможность приводить в действие устройства для контроля резервуара и сигнальные устройства. Система 20 управления газовым защитным слоем, например, может получать температуру сохраняемой среды 24 или газа 22 защитного слоя, давление сохраняемой среды 24 или газа 22 защитного слоя и/или расход сохраняемой среды 24 или газа 22 защитного слоя. Вместе с возможностью получения величин для различных параметров различной среды система 20 управления газовым защитным слоем может объединять два или большее количество параметров одной или большего количества сред для выполнения различных других функций, как упомянуто выше.

При объединении двух или большего количества параметров одной или большего количества сред система 20 управления газовым защитным слоем может контролировать или управлять целостностью резервуара 30 для хранения, или может контролировать или управлять системой заполнения резервуара, системой извлечения или выпуска из резервуара, системой мониторинга уровня в резервуаре и/или системой нагрева резервуара.

В одном случае система 20 управления газовым защитным слоем может использовать блок 36 контроллера, датчик 34 газового защитного слоя и датчик 32 резервуара для хранения в сочетании с клапаном 64 PAD, клапаном 68 DEPAD, клапаном 62 впуска сохраняемой среды и клапаном 70 выпуска сохраняемой среды, чтобы управлять целостностью резервуара 30 для хранения. Когда система резервуара для хранения находится в установившемся состоянии и ни сохраняемая среда 24, ни газ 22 защитного слоя не добавляются в резервуар 30 для хранения, или не извлекаются из него, количество сохраняемой среды 24 или газа 22 защитного слоя и, следовательно, их соответствующие ассоциированные давления должны оставаться постоянными.

Необходимо отметить, что даже при том, что резервуар 30 для хранения находится в теоретически установившемся состоянии, в большинстве примеров будет иметь место уменьшение давления газа 22 защитного слоя внутри резервуара 30 для хранения в связи с утечкой газа 22 защитного слоя. При уменьшающемся давлении и рассеянии газа 22 защитного слоя будет иметь место поток газа 22 защитного слоя в резервуар 30 для хранения, чтобы пополнить утечку газа и восстановить давление газа защитного слоя. Поэтому предполагается и хорошо известно в этой области техники, что даже при том, что резервуар 30 для хранения может находиться в устойчивом состоянии при отсутствии существенной добавки газа 22 защитного слоя в резервуар 30 для хранения, может быть небольшой постоянный впуск газа 22 защитного слоя в резервуар 30 для хранения, чтобы пополнить утечку газа и восстановить давление газа защитного слоя.

Далее необходимо отметить, что даже при том, что может быть небольшой постоянный впуск газа 22 защитного слоя в резервуар 30 для хранения, датчик 44 впуска газа защитного слоя может быть калиброван таким образом, чтобы снимать показания прибора, как будто отсутствует поток газа 22 защитного слоя. Датчик 44 впуска газа защитного слоя может быть калиброван таким образом по нескольким причинам, включая обеспечение повышенного давления внутри резервуара 30 для хранения и предотвращение снятия неправильных показаний датчика 44 впуска газа защитного слоя, и/или клапана впуска газа, и/или регулятора 64.

Если имеется утечка в резервуаре 30 для хранения, или имеется неисправность либо клапана 62 впуска сохраняемой среды, либо устройства 64 впуска газа защитного слоя, система 20 управления газом защитного слоя может быть использована для того, чтобы воспринимать утечку в резервуаре для хранения или неисправность контрольного устройства и может, соответственно, приводить в действие сигнальное устройство. Утечка в резервуаре для хранения может быть вызвана пробоем или дефектным контрольным устройством резервуара для хранения, что дает возможность выхода газа защитного слоя или сохраняемой среды из резервуара 30 для хранения, или дефектными клапаном 64 PAD, клапаном PAD/DERAD или клапаном 62 впуска сохраняемой среды, посредством этого создается возможность случайной добавки газа 22 защитного слоя или сохраняемой среды 24 в резервуар 30 для хранения.

Такая работа изображена графически в примере на фиг.6. Операция 140 может начаться посредством блока 142, где блок 36 контроллера запускает диагностическую проверку доступных датчиков, таких как один или большее количество датчиков 32 сохраняемой среды, и/или один или большее количество датчиков 34 газового защитного слоя. Специалистам в этой области техники известно, что средство для выполнения диагностической проверки может быть выполнено различными способами, включая передачу данных в одном направлении или в двух направлениях между датчиками 32, 34 и блоком 36 контроллера, или любое подходящее средство, выполняющее диагноз. Если посредством ромба 144 решений диагностическая проверка 142 определит, что один или большее число датчиков 32, 34 не функционирует надлежащим образом, блок 36 контроллера может привести в действие, посредством блока 146, либо сигнальное устройство 76 датчика сохраняемой среды, либо сигнальное устройство 77 датчика газового защитного слоя, в зависимости от того, какой датчик дает сбой функционирования. Если посредством ромба 144 решений диагностическая проверка 142 определит, что датчики 32, 34 функционируют надлежащим образом, каждый из датчиков 32 сохраняемой среды и датчиков 34 газового защитного слоя посредством блока 148 будет воспринимать параметр их соответствующей среды. Параметры, воспринимаемые датчиками 32, 34, могут включать впуск, выпуск, температуру, объем и давление газа защитного слоя, а также впуск, выпуск, температуру, объем и давление сохраняемой среды. Операция 140 будет далее описана с использованием датчика 44 впуска газа защитного слоя и датчика 38 уровня сохраняемой среды.

После того как датчик 44 впуска газового защитного слоя посредством блока 148 определит состояние впуска газового защитного слоя, датчик 44 впуска газового защитного слоя посредством блока 150 может послать сигнал, представляющий состояние впуска газового защитного слоя, на блок 36 контроллера. Аналогично, после того как датчик 38 уровня сохраняемой среды посредством блока 148 определит положение уровня сохраняемой среды, датчик 38 уровня сохраняемой среды посылает сигнал, представляющий положение уровня сохраняемой среды, на блок 36 контроллера. Например, резервуар 30 для хранения может иметь емкость 3140000 футов³, датчик 38 уровня сохраняемой среды может показать, что резервуар 30 для хранения наполнен на половину емкости, или на 1570000 футов³, и что высота и объем сохраняемой среды не изменились.

Аналогично, в то время как система резервуара для хранения находится в установившемся состоянии, расход впускаемого газа защитного слоя, равный нулю, может быть определен датчиком 44 впуска газового защитного слоя. Датчик 38 уровня сохраняемой среды и датчик 44 впуска газового защитного слоя могут затем послать сигнал, представляющий соответствующий уровень и расход, на блок 36 контроллера. Необходимо отметить, что средства передачи данных между блоком 36 контроллера, датчиками 38, 44 и устройствами 28, 31 входа и выхода из резервуара для хранения могут значительно изменяться и могут состоять из нескольких технологий. Более конкретно, как отмечено ранее, блок 36 контроллера может включать приемопередатчик, который может принимать и/или передавать сигналы посредством беспроводной технологии или по проводам. Сигналы, выработанные датчиками, могут быть переданы на блок 36 контроллера посредством твердотянутого провода, такого как RS485, или телефонной технологии, или беспроводной технологии, т.е. радиочастотного сигнала или Сотовых Цифровых Пакетных Данных (СЦПД). Аналогично, способ передачи сигнала от блока 36 контроллера может быть выполнен посредством любого из вышеупомянутых или других способов, известных специалистам в этой области техники.

Посредством блока 152 (фиг.6) блок 36 контроллера может оценить сигналы, полученные от датчика 38 уровня сохраняемой среды и датчика 44 впуска газового защитного слоя. Сигналы могут быть сопоставлены, чтобы удостовериться в том, что состояние сохраняемой среды 24 и состояние газа 22 защитного слоя соответствуют одно другому. Например, как указано выше, если сигнал от датчика 38 уровня сохраняемой среды показывает отсутствие изменения уровня сохраняемой среды, расход впускаемого газа защитного слоя должен соответственно быть нулевым. Поэтому сигналы от двух или большего количества датчиков соответствуют один другому, когда сигналы показывают то же самое состояние или изменение в резервуаре 30 для хранения. Если посредством ромба 154 решений сигналы укажут соответствующее состояние, контроль может быть передан на блок 142, где весь процесс затем повторяется.

Если посредством ромба 154 решений сигналы не укажут соответствующего состояния, контроль может быть передан на ромб 156 решений, где сигналы дополнительно оцениваются, чтобы определить, почему сигналы не соответствуют состоянию. Если посредством ромба 156 решений датчик 44 впуска газа защитного слоя показывает, что имеется впуск газа защитного слоя в резервуар 30 для хранения, и датчик 38 уровня сохраняемой среды показывает, что отсутствует изменение в уровне сохраняемой среды, контроль может быть затем передан на блок 158. Посредством блока 158 блок 36 контроллера может приводить в действие сигнальное устройство 75 газа защитного слоя. Например, может иметь место пробой или открытые выпускное отверстие или клапан, которые допускают выход газа 22 защитного слоя, если сигнал от датчика 38 уровня сохраняемой среды показывает отсутствие изменения уровня сохраняемой среды, и датчик 44 впуска газа защитного слоя показывает расход 100 футов³/мин. Если посредством ромба 156 решений сигнал датчика 44 впуска газа защитного слоя показывает, что отсутствует впуск газа защитного слоя, контроль может быть передан на ромб 160 решений.

Если посредством ромба 160 решений датчик 38 уровня сохраняемой среды показывает, что имеется изменение уровня сохраняемой среды в резервуаре 30 для хранения, и датчик 44 впуска газа защитного слоя показывает отсутствие расхода газового защитного слоя, тогда контроль передается на блок 162, где блок 36 контроллера может приводить в действие сигнальное устройство 74 сохраняемой среды. Например, если сигнал от датчика 38 уровня сохраняемой среды показывает падение уровня сохраняемой среды на 3 фута, и датчик 44 впуска газа защитного слоя показывает нулевой расход, тогда может иметь место пробой или открытый клапан, которые допускают выход сохраняемой среды 24. Если, однако, посредством ромба 160 решений датчик 38 уровня сохраняемой среды также показывает отсутствие изменения уровня сохраняемой среды 24 в резервуаре 30 для хранения, тогда блок 36 контроллера может воспринять сбой в одном из датчиков 38, 44 и привести в действие одно из сигнальных устройств 76, 77 датчиков посредством блока 146.

Операция 140 (фиг.6) представляет собой только один из множества примеров и применений, для которых может быть использована система 20 управления газом защитного слоя. Число и типы датчиков и контрольных устройств и их сочетаний могут быть использованы для выполнения ряда функций регулирования, контроля и сбора информации. Далее, конструкция и организация связи для передачи данных с блоком контроллера, датчиками и контрольными устройствами и их регулирования могут быть локальными или глобальными. Для иллюстрации, блок 36 контроллера по фиг.3 может быть связан с модулем 170 местной связи. Модуль 170 связи может быть прикреплен к резервуару 30 для хранения или может быть помещен вблизи резервуара 30 для хранения. Модуль 170 связи может быть также выполнен частью единого целого с блоком 36 контроллера, или может быть полностью независимым блоком. Пользователь может использовать модуль 170 связи, чтобы регулировать систему 20 управления газовым защитным слоем непосредственно, или может использовать модуль 170 связи, чтобы восстанавливать или загрузить датчик и/или данные контрольного устройства.

Система 20 управления газовым защитным слоем может также быть коммуникативно соединена с третьим участником системы, компьютером или другим устройством связи. Термин «коммуникативно соединена» должен здесь рассматриваться как относящийся к любому примеру системы 20 управления газовым защитным слоем, и/или блок 36 контроллера соединен или связан и имеет возможность передавать и/или принимать информацию, данные и/или сигналы. Например, система 20 управления газовым защитным слоем может быть коммуникативно соединена с монитором, размещенным на производящем газ или распределяющем газ оборудовании, отвечающем за техническое обслуживание резервуаров для хранения и/или подачу газа защитного слоя. Передача и/или прием информации могут быть выполнены различными способами, например прямо или косвенно по твердотянутым проводам или без проводов, с одновременной или отложенной связью и/или в одном направлении или в двух направлениях.

Изобретение относится к системе мониторинга резервуара для хранения, а именно к системе мониторинга газового защитного слоя и способу управления газовым защитным слоем. Технический результат направлен на создание системы управления газовым защитным слоем. Система (10) управления газовым защитным слоем содержит датчик (32) сохраняемой среды, предназначенный для приема параметров среды в резервуаре для хранения и формирования сигнала сохраняемой среды, датчик (34) газа защитного слоя, предназначенный для приема параметра газа защитного слоя в резервуаре для хранения и формирования сигнала газа защитного слоя и датчик (44, 46) потока газа защитного слоя, предназначенный для приема потока газа защитного слоя и формирования сигнала потока газа защитного слоя. Система резервуара для хранения дополнительно включает блок (36) контроллера для приема по меньшей мере одного из сигналов - сигнала среды и сигнала газа защитного слоя, а также сигнала потока газа защитного слоя и формирования сигнала индикатора утечки газа защитного слоя. 5 н. и 35 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Система мониторинга резервуара для хранения, содержащая контрольное устройство потока газа защитного слоя, содержащее датчик потока газа защитного слоя, предназначенный для определения потока газа защитного слоя, поступающего в и выходящего из резервуара для хранения, предназначенного для хранения текучей среды в качестве сохраняемой среды, и формирования сигнала потока газа защитного слоя,

по меньшей мере один из группы, состоящей из датчика сохраняемой среды и датчика газа защитного слоя, предназначенный для определения в резервуаре для хранения одного из параметров - параметра сохраняемой среды и параметра газа защитного слоя, характеризующего сохраняемую среду или газ защитного слоя, соответственно, и формирования одного из сигналов - сигнала сохраняемой среды и сигнала газа защитного слоя,

блок контроллера, предназначенный для приема сигнала потока газа защитного слоя и одного из сигналов - сигнала сохраняемой среды и сигнала газа защитного слоя и формирования сигнала контрольного устройства.

датчик сохраняемой среды, предназначенный для определения уровня сохраняемой среды в резервуаре для хранения и формирования сигнала датчика сохраняемой среды,

блок контроллера, предназначенный для приема сигнала датчика сохраняемой среды и сигнала потока газа защитного слоя и формирования сигнала контрольного устройства потока газа защитного слоя.

по меньшей мере один датчик из группы, состоящей из датчика сохраняемой среды и датчика газа защитного слоя, предназначенный для определения одного из параметров - параметра сохраняемой среды и параметра газа защитного слоя и формирования одного сигнала из сигнала датчика сохраняемой среды и сигнала датчика газа защитного слоя,

блок контроллера, предназначенный для приема сигнала потока газа защитного слоя и одного сигнала из сигнала сохраняемой среды и сигнала газа защитного слоя и формирования сигнала контрольного устройства потока газа защитного слоя, принимающего по меньшей мере одно из первого и второго состояний, причем первое состояние показывает утечку газа защитного слоя, а второе состояние показывает отсутствие утечки газа защитного слоя.

используют контрольное устройство потока газа защитного слоя для контроля потока газа защитного слоя, поступающего в или выходящего из резервуара для хранения, предназначенного для хранения текучей среды в качестве сохраняемой среды, причем контрольное устройство потока газа защитного слоя содержит датчик потока газа защитного слоя, определяют поток газа защитного слоя в указанный резервуар для хранения,

и в ответ формируют сигнал датчика потока газа защитного слоя,

определяют в резервуаре для хранения один параметр из группы,

состоящей из параметра сохраняемой среды и параметра газа защитного слоя, характеризующий сохраняемую среду или газ защитного слоя, соответственно, и в ответ формируют один сигнал из группы, состоящей из сигнала датчика сохраняемой среды и сигнала датчика газа защитного слоя, принимают сигнал датчика потока газа защитного слоя и один сигнал из группы, состоящей из сигнала датчика сохраняемой среды и сигнала датчика газа защитного слоя, как входящие сигналы,

и в ответ формируют сигнал контрольного устройства.

множество контрольных устройств потока газа защитного слоя, каждое из которых содержит по меньшей мере один датчик потока газа защитного слоя, предназначенный для определения потока газа защитного слоя и формирования сигналов потока газа защитного слоя,

по меньшей мере один из множества датчиков сохраняемой среды и множества датчиков газа защитного слоя, каждый из которых предназначен для определения одного параметра из группы, состоящей из параметра сохраняемой среды и параметра газа защитного слоя соответствующего резервуара для хранения,

блок контроллера, предназначенный для приема сигналов потока газа защитного слоя и одного сигнала из множества сигналов сохраняемой среды и сигналов газа защитного слоя для каждого из множества резервуаров для хранения и формирования управляющего сигнала контроллера для каждого из множества резервуаров для хранения.